Ученые из Южной Кореи разработали складное тонкопленочное устройство с многообещающими характеристиками. Интегрировав перовскитовый элемент и электрод из углеродной нанотрубки, группа изготовила устройство, которое «достигло эффективности 15,2% и выдержало 10 000 сгибов при радиусе изгиба 0,5 мм».
Солнечные панели на гибких подложках проще интегрировать в городскую застройку и непосредственно в электронные устройства. Таким образом, «приблизив предложение к спросу» солнечная энергетика сможет удовлетворить значительную часть потребности в энергии, снизив связанные с этим проблемы землепользования и стабильности сети.
Таким образом, «гибкая солнечная энергия привлекает интерес, как исследователей, так и коммерческих игроков». Однако материалы солнечных элементов «довольно чувствительны». Разработка и производство устройств, которые могут выдерживать «складывание и сгибание», является сложной задачей, и многие решения, представленные на сегодняшний день, весьма ограничены в своей гибкости.
Ученые Пусанского национального университета в Южной Корее сделали важный шаг вперед в решении этой проблемы, изготовив устройство, которое можно сложить до «радиуса изгиба» - минимального размера сгиба без повреждений - 0,5 мм. Это устройство описано в статье «Складные перовскитные солнечные элементы с использованием ультратонкого полиимидного проводника со встроенными углеродными нанотрубками», опубликованной в Advanced Science . Начиная с перовскитного материала ячеек и полимерной подложки, группа продемонстрировала устройство толщиной всего семь микрон, которое могло выдержать сгибание в 0,5 мм более 10 000 раз.
Углеродные нанотрубки.
Ключевым моментом работы стало использование одностенных углеродных нанотрубок (УНТ) в качестве прозрачного электродного слоя. УНТ были интегрированы в полиимидную подложку, что позволило решить ожидаемые проблемы, связанные с прилипанием УНТ к подложке при приложении усилий. Затем это устройство для увеличения проводимости было легировано оксидом молибдена. Контрольное устройство, изготовленное со стандартным электродом из ITO и полимерной подложкой, показало деградацию производительности после 1000 сгибов при значительно большем радиусе изгиба и не выдержало даже одного изгиба на 0,5 мм.
Устройство показало впечатляющую эффективность в 15,2%, что, по утверждению группы, является самым высоким показателем. Несмотря на то, что устройства производились в небольших масштабах с использованием методов центрифугирования, и группа не исследовала возможности для обработки больших объемов, данный подход предлагает решения некоторых проблем, которые сдерживают развитие CNT для солнечных приложений и может значительно расширить возможности гибких фотоэлектрических элементов в будущем.